课题申报书利用虚拟机器人活动提高中小学学生科学素养的策略研究.docx
- 文档编号:5811682
- 上传时间:2023-01-01
- 格式:DOCX
- 页数:5
- 大小:20.19KB
课题申报书利用虚拟机器人活动提高中小学学生科学素养的策略研究.docx
《课题申报书利用虚拟机器人活动提高中小学学生科学素养的策略研究.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《课题申报书利用虚拟机器人活动提高中小学学生科学素养的策略研究.docx(5页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
课题申报书利用虚拟机器人活动提高中小学学生科学素养的策略研究
课题申报范例精选
【导语】课题要坚持正确的政治方向,充分体现中央有关精神和要求,具有鲜明的问题导向和创新价值。
应用对策类选题要有现实性、针对性和前瞻性;基础理论类选题要立足学术前沿,具有原创性和开拓性;跨学科类选题要体现学科交叉渗透的属性和特点。
选题文字表述科学、严谨、规范。
以下是课题优秀成果,是各类教师进行课题申报、开展课题研究、撰写研究报告的参考模板和范例。
利用虚拟机器人活动提高中小学学生科学素养的策略研究
课题名称:
利用虚拟机器人活动提高中小学学生科学素养的策略研究
关键词:
单位申报
申报级别:
广州市海珠区教育发展中心
课题类别:
学科分类:
研究类型:
预期研究成果:
立项号:
课题设计论证
一、本课题国内外研究现状述评、选题意义和研究价值
(一)国内、外研究现状述评
机器人研究从上世纪80年代开始,进入90年代后,机器人技术得到迅猛发展,移动机器人向实用化、系列化、智能化领域进军,涌现出许许多多智能移动机器人,如CMU的Navlab系列移动机器人系统、德国Vamors-P和Caravelle系统、日本本田公司的P系列和ASIMO人型机器人、日本索尼的SDR-3X人型机器人和AlBO娱乐型机器人等都代表了移动机器人各个方面的先进研究成果。
进入21世纪中期,人类社会全面进入以智能机器人为代表的智能时代,各国都在加大力度开展人工智能技术的应用研究,国外的专家甚至将信息时代的发展划分为20世纪80年代的PC时代,90年代的Internet时代,21世纪的智能机器人时代(也称为PR时代),信息技术教育的未来必然导向机器人教育。
我国最新颁布的义务教育阶段信息技术课程标准和《国家九年义务教育课程综合实践活动指导纲要》中,机器人的设计和制作首次被列入了小学和中学信息技术课程的选修内容。
此外,各种以机器人为主题的第二课堂、兴趣小组等课外活动也得到了迅猛发展,有越来越多的青少年加入到机器人的学习和研究队伍中来。
但与此同时,中小学机器人活动也出现了一种商业化的趋势,各机器人厂商提供的机器人组件价格昂贵且互不兼容,并频繁地对设备进行升级换代,对参与的学校造成了较大的经济负担,在一定程度上使这项活动成了学校和家长财力的比拼,对活动的公平性产生了负面的影响。
基于虚拟仿真技术的虚拟机器人竞赛作为实体机器人补充和功能延伸与实体机器人竞赛相比,虚拟机器人活动价格低廉、管理方便,极易推广和应用。
目前,在中小学中已开展的仿真虚拟机器人竞赛活动项目包括虚拟灭火、虚拟智能校车、虚拟足球、3D搜救等。
但是我们也看到,国内对于虚拟机器人教学的研究仍存在以下不足之处:
1.虚拟仿真技术应用于中小学虚拟机器人教学活动的理论问题。
基于虚拟仿真技术的中小学虚拟机器人教学活动作为一项新兴的教育活动项目,对其在中小学虚拟机器人教学的作用、影响、定位缺乏全面的理论研究。
2.虚拟机器人活动的教育功能与中小学课程整合的问题
当前的虚拟机器人活动,无论是活动内容、活动的组织还是评价体系的建设,由于缺乏系统的研究,其科学性、有效性不足,其教育目标的设计与《义务教育课程标准》中提出的三维目标的要求仍有距离。
3.虚拟仿真机器人软件系统的功能问题
到目前为止,虚拟机器人活动中所运用到的各种虚拟仿真机器人系统在软件功能上还停留在较低的仿真水平,对实体机器人中最常用的多自由度机械臂、多线程竞赛、仿真物理环境等还没能完全实现。
4.教学资源开发的问题
目前一些地区与学校已经陆续开展了与虚拟机器人相关的教学资源的开发,如在线课程、教材、课件等,但总体上处于“各自为战”的状态,缺乏建立在学术研究基础上的有效指引,在一定程度造成了资源的重复建设。
5.师资队伍建设的问题
虚拟机器人活动是一个理论与实践应用的结合十分紧密的项目,对指导教师的综合素质要求较高,,虚拟机器人活动还是一种“探究性”学习的过程,还要求有指导学生开展科学探究的能力。
但目前指导教师队伍建设与这一活动发展的要求,仍有较大的差距。
(二)选题意义、研究价值和创新之处
目前针对虚拟机器人活动在宏观发展上的研究仍是空白,本课题的选题上具有创新性。
本课题在研究方向上,注重研究虚拟机器人活动对促进城乡科技教育均衡化问题的意义及实现策略,对当前科技教育问题有很强的针对性,在研究方向上也是一个新的尝试。
具体的研究内容上,通过对虚拟机器人系统的功能设计、活动设计、评价体系的设计,以及活动的组织管理,如何更好体现出活动的教育性、有效地促进科技教育的均衡发展,也是一个新的尝试。
本课题研究可以实现以下几个方面的价值:
1.有利于促进机器人教育的推广发展。
目前很多公司已经开发了很多大量适用各个年级阶段机器人教育的虚拟机器人仿真软件,而且网络上也有很多开源代码供用户下载,这就使得利用虚拟机器人作为传统机器人教育的拓展和补充有了物质基础。
再者,虚拟机器人编程和竞赛方式同实体机器人类似,随着虚拟机器人竞赛的开展(例如,国内的NOC虚拟机器人竞赛、国际上的Robocupjuniorcompetition等)为虚拟机器人进入课堂教学提供了外部助推力,完善和创新了当前的机器人教育。
2.有利于学生科学素养的育成。
通过不断的组织参加丰富多彩的高水平青少年机器人竞赛,不但是对机器人教育的一种鼓动,还激发广大青少年对机器人项目和科技项目的兴趣,提高青少年的人文与科学素养,并很好的为机器人研究和开发培养后备力量。
3.有利于培养学生解决问题能力。
由于在机器人执行程序的设计中(例如在机器人足球赛),解决问题的方法多样性,使得学生更好的发展了自己的发散性思维,可用多种程序和多种观点探究其他的解决办法。
二、本课题的研究目标、研究内容
本课题的总体目标:
针对目前虚拟机器人教学中存在的问题,以虚拟仿真技术在虚拟机器人教学的应用研究为主要抓手,从整体上研究并设计出一套基于虚拟仿真技术的,针对中小学信息技术教育特点进行虚拟机器人教学实施,使学生真正成为信息加工的主体和知识意义的主动建构者,实现特定的教学目标,促进学生对虚拟机器人设计的学习能力和水平的提高,并带动其整个科学素养的提高,同时促进教师虚拟机器人教学能力和专业化水平的发展。
研究内容:
1.总结归纳出虚拟机器人对中小学学生科学素养的促进作用和制约的主要因素。
2.提高中小学生的科学素养。
通过虚拟机器人活动,对学生进行系统的科普教育,培养他们对科学技术的兴趣爱好;提高他们的创新精神和实践能力,帮助他们逐步形成科学的世界观和方法论。
3.探索出一条通过虚拟机器人活动提高中小学学学生科学素养的策略和方法。
4.撰写相关文集,通过本课题的实践和研究,积累资料编撰出相关的论文、研究报告、经验总结和案例分析。
三、研究方法与步骤
本课题采用行动研究为主,灵活地综合运用文献法、调查法、案例法等其他研究方法相结合的研究方式。
本课题在课题组范围内实施,从2013年7月开始,至2015年12月结束,约2年时间完成。
研究的具体步骤如下:
第一阶段:
课题启动与准备阶段:
(2013年7月~2013年12月)
1.成立课题组;建立“分工合作型”课题组;完成选题、提出申报,立项;建立研究组织、管理的具体管理制度。
2.开展课题研究动员,使课题组全体教师明确研究的目标、内容及整体安排。
3.学习相关理论,调查分析课堂教学现状,确立课题具体实施方案。
第二阶段:
实践探索阶段(2014年1月~2015年1月)
1.前期研究阶段
调查课堂教学现状,分析当前中小学虚拟机器人活动的特点及存在的问题,完成调查报告;进行文献探讨,完善课题研究方案。
2.深入探索阶段
着力解决以下两个问题:
①提出虚拟机器人在信息技术课堂中的教学策略并尝试应用;抓好个案研究,制定出切实可行的虚拟机器人课堂教学方法、管理评价方案和教师培训方案。
②初步建立虚拟机器人教学资源库并应用于课堂教学中,使课堂效益有一定的提高。
3、反思调整阶段
在回顾反思上一阶段研究的基础上,适当调整研究策略,对所制定的研究对象进行第二轮实践探索。
着力研究以下两个问题:
①探索虚拟机器人活动促进中小学学生科学素养的教学策略与方法。
②帮助学生改善学习方式,掌握有效的学习方法。
以实验札记、论文、案例、叙事等形式形成阶段性成果。
第三阶段:
总结提升阶段(2015年1月~2015年6月)
全面整理和分析研究材料,完善和提升研究经验和理论,撰写研究报告,形成最终研究成果。
课题可行性分析
一、已取得的研究成果
成果名称著作者成果形式出版单位出版时间智能校车——复杂循线黎启韶微课广州市海珠区海联路小学2013-07-21让机器人向前直行5秒后停止
(一)拼装校车机器人李嘉荣微课广州市海珠区菩提路小学2013-07-17
二、主要参考文献1、 国务院 《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010—2020年)》 2010年印发 (2、 广东省教育厅 《广东省义务教育阶段信息技术课程标准》2011年印发(3、 祝智庭 《信息教育展望》 上海:
华东师范大学出版社,2002 :
574、 彭绍东 《论机器人教育》 电化教育研究, 2002(6)5、 王益,张剑平 《在机器人教育中提升学生的科学素养》 中国教育信息化(基础教育) ,2007 (9)6、 王海芳,李锋.人工智能应用于教育的新进展.现代教育技术,2008,13(3)7、 王同聚 《以三维仿真虚拟机器人为载体促进机器人教育的推广普及》 教育信息技术2009(4)8、 汤志兵.浅谈网络环境下小学生科学素养的培养[J].课程教育研究.2013年5月中旬刊:
1969、 李赫,董玉琦.信息科学课程内容的构建[J].中国电化教育.总第308期2012.9:
710、 黄东有.中学生科学素养现状与培养对策研究.硕士学位论文11、 王益.STS教育视野下的机器人教育问题研究.硕士学位论文12、 张兴华.基于机器人的青少年活动的教育价值研究.硕士学位论文
三、主要参加者的学术背景和研究经验、组成结构(如职务、专业、年龄等)
胡睿华:
34 中学一级教师,广州市海珠区教育发展中心教师,长期以来全面负责海珠区中小学机器人竞赛活动的组织培训工作。
黎启韶:
37 小学高级教师,广州市海珠区海联路小学教师,曾参与十一五区级课题《坚持发展性教学与评价,提高课堂教学的有效性》的研究,此课题于2013年获市教育局颁发的广州市科研成果三等奖,撰写的《数学有效课堂交流策略研究报告》获第三届广佛肇校本研究与教师发展学术研讨论文评比活动二等奖;2013年参与的《信息技术环境下提高数学课堂教学有效性的策略研究》成功成为广东省十二五现代教育技术研究课题,于2013年7月8日成功开题,现已进入到第二阶段的研究中。
宋玉霞:
33 硕士,中学一级教师,广州市海珠区教育发展中心教师,长期负责区内科技类课题研究与管理,保证本课题有效有序进行。
沈妙慈:
34中学一级教师,广州市第76中学信息技术教师,长期以来组织培训学生参加广州市中小学机器人竞赛活动。
李嘉荣 34 小学高级教师 广州市菩提路小学信息技术教师,长期以来组织培训学生参加广州市中小学机器人竞赛活动。
容蓉 34 中学一级教师,广州市电化教育馆教育技术教研员,长期参与“广州中小学虚拟机器人活动“的组织工作。
四、完成课题的保障条件(如研究资料、实验仪器设备、研究经费、研究时间及所在 单位条件等)
广州市海珠区教育发展中心成立于2O06年8月,是海珠区教育局为了适应海珠区教育事业发展,在整合海珠区教师进修学校、海珠区教育局教研室、海珠区教育局电教站、海珠区教育局科研室基本职能的基础上成立的直属事业单位。
该中心秉承“和谐与优质、服务与发展”的理念,以“求真务实、追求卓越”为工作精神,着力打造和谐中心、活力中心。
其职能之一是“组织全区师生开展相关的各类竞赛及青少年科技活动“,负责组织海珠区的“中小学机器人竞赛活动”已有6年,负责组织参加广州市的“中小学虚拟机器人竞赛活动”已有3年,期间积累了很多资料包括工作方案、工作总结、培训教材、课件等资料。
近年来,海珠区教育局投入了相当的资金,用于3D仿真虚拟机器人软件系统的培训和竞赛的组织。
综上所述,无论是从单位职能、资料积累、技术条件都为本课题的开展提供了极为有利的条件。
预期研究成果
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 课题 申报 利用 虚拟 机器人 活动 提高 中小 学生 科学素养 策略 研究